一种平衡锻炼装置及使用方法与流程

本发明涉及医疗辅助器械技术领域，具体为一种平衡锻炼装置及使用方法。

背景技术：

平衡能力是指抵抗破坏平衡的外力，以保持全身处于稳定状态的能力。人的任何运动，尤其是大肌肉的活动，可以说几乎都是在维持身体平衡的状态下进行的。锻炼平衡能力有利于提高运动器官和前庭器官的机能，改善中枢神经系统对肌肉组织与内脏器官的调节功能。一般可以通过静态或动态的平衡活动来进行平衡能力的锻炼。目前市场上大部分平衡锻炼装置不能达到全方位平衡能力锻炼的效果，且缺少必要的摔倒防护结构，使用者的安全没有保障。

技术实现要素：

为克服上述技术问题，本发明提供了一种平衡锻炼装置及使用方法，通过设置带有自动抱死功能的万向翻转踏板与光电感应的防护装置，达到全方位锻炼平衡能力和防摔倒安全锻炼的效果。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种平衡锻炼装置，包括底部有踏板的主体支架，所述主体支架后方设置后侧防护布，所述主体支架底部踏板留有开口，开口内设置前后翻转框，所述前后翻转框左右两边中间位置横向转动连接前后翻转轴，所述前后翻转轴固定连接在主体框架踏板开口的左右两边中点，所述前后翻转框内设置左右翻转板，所述左右翻转板前后两边中间位置转动连接左右翻转转轴，所述左右翻转转轴前后固定连接在前后翻转框前后两边中点，采用此设计，踏板可实现全方位倾斜，使用者可进行全方位平衡锻炼。

优选的，所述的一种平衡锻炼装置，主体支架左侧固定设置激光对射传感器a，右侧固定设置激光对射传感器b，前方固定设置激光对射传感器c，后方固定设置激光对射传感器d，中间位置左右固定设置激光对射传感器e；所述激光对射传感器a发射端和接收端一前一后通过传感器支座固定在主体支架左内侧中间靠上位置用以检测使用者向左倒，所述激光对射传感器b发射端和接收端一前一后通过传感器支座固定在主体支架右内侧中间靠上位置用以检测使用者向右倒，所述激光对射传感器c发射端和接收端一左一右固定连接在主体支架上方靠前位置用以检测使用者向前倒，所述激光对射传感器d发射端和接收端一左一右固定连接在主体支架上方靠后位置用以检测使用者向后倒，所述激光对射传感器e发射端和接收端一左一右通过传感器支座固定连接在主体支架左右两内侧中间靠下位置用以实时监测使用者腿部。

优选的，所述的一种平衡锻炼装置，所述主体框架的左、右、前方各固定设置一防护盒，所述防护盒均有一面为开口面，且开口面朝内，即朝向使用者，防护盒包括伺服电机、齿轮、齿条、支撑架；所述防护盒底面外壁固定设置伺服电机，所述伺服电机转轴上固定设置齿轮，所述防护盒内部垂直于开口面滑动设置齿条，所述齿轮向上穿过齿轮孔与盒内的齿条啮合，所述齿条朝向防护盒开口面的一端水平固定连接支撑架，伺服电机工作使支撑架伸出或缩回防护盒，其中左侧与右侧防护盒对称设置在两侧的最高处用以在使用者向左或向右将要摔倒时支撑架伸出支撑住使用者腋下位置防止摔倒，前方防护盒在使用者前后将要摔倒时支撑架伸出支撑住使用者胸腹部，将使用者夹在支撑架与后侧防护布之间防止摔倒，且前方防护盒位置比左右两侧的稍低避免与左右防护盒同时运行时发生冲突。

优选的，所述的一种平衡锻炼装置，其防护盒支撑架上设置压力传感器用以检测支撑力度，当支撑力度过大时，停止支撑架继续外伸，防止挤伤使用者。

优选的，所述的一种平衡锻炼装置，所述前后翻转框靠近前后翻转轴的位置固定设置夹紧装置，所述左右翻转板靠近左右翻转轴的位置固定设置夹紧装置，所述夹紧装置包括夹爪电机、夹爪齿轮、上夹爪齿条、下夹爪齿条、上夹爪、下夹爪、外壳；所述外壳内部固定设置夹爪电机，所述夹爪电机转轴上固定设置夹爪齿轮，所述夹爪齿轮同时啮合上夹爪齿条与下夹爪齿条，所述上夹爪齿条与下夹爪齿条互相平行且滑动连接于外壳开口端，所述上夹爪齿条外侧固定连接上夹爪，所述下夹爪齿条外侧固定连接下夹爪，夹爪电机工作使上夹爪和下夹爪互相靠近或远离；在使用者摔倒时，夹爪互相靠近从而将前后翻转框和左右翻转板锁死，以便使用者脚部可以用上力。

优选的，所述的一种平衡锻炼装置，上述激光对射传感器a-e、防护盒、压力传感器、夹紧装置皆由处理器进行智能控制，并且装置断电时处理器令夹紧装置夹紧，防止突然断电情况下装置失控，全面保证使用者安全进行平衡锻炼。

一种平衡锻炼装置的使用方法，包括以下步骤：

s1.装置关机状态下，将插头从插座中拔出，使用者站到左右翻转板上，将插头插回插座，此时前后翻转框和左右翻转板因夹紧装置将前后翻转轴和左右翻转轴夹紧而处于稳定状态不能翻转；

s2.使用者双手扶住扶手，按下启动键，处理器命令夹紧装置中夹爪电机转动，夹爪电机带动夹爪齿轮，夹爪齿轮带动上夹爪齿条和下夹爪齿条互相远离，上夹爪齿条和下夹爪齿条的互相远离带动上夹爪和下夹爪互相远离，将前后翻转轴和左右翻转轴放松，此时，前后翻转框和左右翻转板可以在一定程度内灵活翻转，使用者慢慢放松扶手，身体用力带动前后翻转框和左右翻转板，进行各个方向的翻转倾斜并保持平衡，以此锻炼平衡能力；

s3.锻炼中摔倒时：

当使用者身体出现左右方向过度倾斜时：激光对射传感器a或激光对射传感器b被阻挡而产生信号中断，处理器接收到激光对射传感器a或激光对射传感器b信号中断的信号，判断使用者向左侧或右侧摔倒，命令左侧或右侧防护盒的伺服电机转动，伺服电机带动齿轮，齿轮带动齿条，齿条带动支撑架向使用者方向移动，支撑住使用者腋下部位，并且当压力传感器感应到压力到达一定数值时，处理器命令伺服电机停止转动，防止挤伤使用者；

当使用者身体出现前后方向过度倾斜时：激光对射传感器e出现信号而激光对射传感器c或激光对射传感器d信号中断，处理器判断使用者向前或向后摔倒，命令前侧防护盒的伺服电机转动，伺服电机带动齿轮，齿轮带动齿条，齿条带动支撑架向使用者方向移动，支撑在使用者胸腹部位，将使用者夹在前侧支撑架和后侧防护布之间，并且当压力传感器感应到压力到达一定数值时，处理器命令伺服电机停止转动，防止挤伤使用者；

当处理器判断使用者摔倒时，同时命令夹爪电机转动，夹爪电机带动夹爪齿轮，夹爪齿轮带动上夹爪齿条和下夹爪齿条相向运动，上夹爪齿条和下夹爪齿条的相向运动带动上夹爪和下夹爪互相靠近，将前后翻转轴和左右翻转轴夹紧，此时前后翻转框和左右翻转板被限制住而不能翻转，避免使用者进一步踩空；

使用者站稳后，压力传感器所受的支撑架上的压力复原，处理器判断使用者已无碍，随即命令伺服电机转动，伺服电机带动齿轮，齿轮带动齿条，齿条带动支撑架回复原位；

s4.再按一次启动键，处理器命令夹爪电机转动，夹爪电机带动夹爪齿轮，夹爪齿轮带动上夹爪齿条和下夹爪齿条互相远离，上夹爪齿条和下夹爪齿条的互相远离带动上夹爪和下夹爪互相远离，将前后翻转轴和左右翻转轴放松，此时前后翻转框和左右翻转板可以在一定程度内灵活翻转，使用者可继续锻炼。

s5.结束锻炼时，双手扶住扶手，双脚站平稳，关闭电源，确定踏板稳定后，将插头从插座中拔出，使用者走下装置，锻炼结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明采用前后翻转框和左右翻转板相结合的设计，实现全方位锻炼平衡能力的目的，也可通过锁死其中一个转轴来进行前后或左右方向平衡能力的锻炼，因此本发明具有较高的实用性；

2.本发明采用防护盒和夹紧装置双重防护，防护盒可伸出防护架支撑保护将倒的使用者，夹紧装置可将踏板锁死，防止使用者将倒时脚踩空使不上力，避免脚腕受伤，因此本发明具有较高的安全性。

附图说明

图1是本发明整体俯视图；

图2是本发明主体后视图；

图3是本发明整体左视图；

图4是本发明中夹紧装置18正视剖视图；

图5是本发明中夹紧装置18俯视剖视图；

图6是本发明中夹紧装置18左视剖视图；

图7是本发明中防护盒17俯视剖视图；

图8是本发明中防护盒17左视剖视图。

附图标记说明：

1主体支架；2扶手；3防护布固定柱；4后侧防护布；5插头；6插座；7前后翻转框；8前后翻转轴；9左右翻转板；10左右翻转轴；11传感器支座；12激光对射传感器a；13激光对射传感器b；14激光对射传感器c；15激光对射传感器d；16激光对射传感器e；17防护盒；18夹紧装置；19处理器；17-1伺服电机；17-2齿轮；17-3齿条；17-4支撑架；17-5压力传感器；18-1夹爪电机；18-2夹爪齿轮；18-3上夹爪齿条；18-4下夹爪齿条；18-5上夹爪；18-6下夹爪；18-7外壳。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种平衡锻炼装置，包括底部有踏板的主体支架1，所述主体支架1后方设置后侧防护布4，所述主体支架1底部踏板留有开口，开口内设置前后翻转框7，所述前后翻转框7左右两边中间位置横向转动连接前后翻转轴8，所述前后翻转轴8固定连接在主体框架1踏板开口的左右两边中点，所述前后翻转框7内设置左右翻转板9，所述左右翻转板9前后两边中间位置转动连接左右翻转转轴10，所述左右翻转转轴10前后固定连接在前后翻转框7前后两边中点。

所述主体支架1左侧固定设置激光对射传感器a12，所述主体支架1右侧固定设置激光对射传感器b13，所述主体支架1前方固定设置激光对射传感器c14，所述主体支架1后方固定设置激光对射传感器d15，所述主体支架1中间位置左右固定设置激光对射传感器e16。

所述主体框架1左、右、前面各固定设置一防护盒17，所述防护盒17有一面为开口面，且开口面朝内，所述防护盒17底面外壁固定设置伺服电机17-1，所述伺服电机17-1转轴上固定设置齿轮17-2，所述防护盒17内部垂直于开口面滑动设置齿条17-3，所述齿轮17-2向上穿过齿轮孔与盒内的齿条17-3啮合，所述齿条17-3朝向防护盒17开口面的一端水平固定连接支撑架17-4，伺服电机17-1工作使支撑架17-4伸出或缩回防护盒17。

所述防护盒17内支撑架17-4上设置压力传感器17-5。

所述前后翻转框7靠近前后翻转轴8的位置与所述左右翻转板9靠近左右翻转轴10的位置各固定设置一夹紧装置18，所述夹紧装置18的外壳18-7内部固定设置夹爪电机18-1，所述夹爪电机18-1转轴上固定设置夹爪齿轮18-2，所述夹爪齿轮18-2同时啮合上夹爪齿条18-3与下夹爪齿条18-4，所述上夹爪齿条18-3与下夹爪齿条18-4互相平行且滑动连接于外壳18-7开口端，所述上夹爪齿条18-3外侧固定连接上夹爪18-5，所述下夹爪齿条18-4外侧固定连接下夹爪18-6，夹爪电机18-1工作使上夹爪18-5和下夹爪18-6互相靠近或远离。

所述激光对射传感器a12-e16、防护盒17、压力传感器17-5、夹紧装置18皆由处理器19进行控制。

s1.装置关机状态下，将插头5从插座6中拔出，使用者站到左右翻转板9上，将插头5插回插座6，此时前后翻转框7和左右翻转板9因夹紧装置18将前后翻转轴8和左右翻转轴10夹紧而处于稳定状态不能翻转；

s2.使用者双手扶住扶手1，双脚站在踏板平衡位置站稳，按下启动键，双臂向身体两侧伸展，处理器19命令夹紧装置18中夹爪电机18-1转动，夹爪电机18-1带动夹爪齿轮18-2，夹爪齿轮18-2带动上夹爪齿条18-3和下夹爪齿条18-4互相远离，上夹爪齿条18-3和下夹爪齿条18-4的互相远离带动上夹爪18-5和下夹爪18-6互相远离，将前后翻转轴8和左右翻转轴10慢慢放松，完全放松后，前后翻转框7和左右翻转板9便可以在一定程度内灵活翻转，使用者慢慢放松扶手2，身体用力带动前后翻转框7和左右翻转板9，进行各个方向的翻转倾斜并保持平衡，以此锻炼平衡能力；

s3.防摔倒系统：

正常锻炼时，激光对射传感器a12、激光对射传感器b13、激光对射传感器c14、激光对射传感器d15均为有信号状态，激光对射传感器e16因使用者腿部阻挡而处于信号中断状态；

当使用者身体出现左右方向过度倾斜时：激光对射传感器a12或激光对射传感器b13被使用者身体阻挡而产生信号中断，处理器19接收到激光对射传感器a12或激光对射传感器b13信号中断的信号后，判断使用者向左侧或右侧摔倒，立即命令左侧或右侧防护盒17的伺服电机17-1转动，伺服电机17-1带动齿轮17-2，齿轮17-2带动齿条17-3，齿条17-3带动支撑架17-4向使用者方向移动，支撑架17-4的柔性接触端支撑住使用者腋下部位，防止使用者摔倒，并且当压力传感器17-5感应到压力到达一定数值时，处理器19命令伺服电机17-1停止转动，防止支撑架17-4挤伤使用者；

当使用者身体出现前后方向过度倾斜时：激光对射传感器e16出现信号而激光对射传感器c14或激光对射传感器d15信号中断，处理器19判断使用者向前或向后摔倒，命令前侧防护盒17的伺服电机17-1转动，伺服电机17-1带动齿轮17-2，齿轮17-2带动齿条17-3，齿条17-3带动支撑架17-4向使用者方向移动，柔性接触端支撑在使用者胸腹部位，将使用者夹在前侧支撑架17-4和后侧防护布4之间，缩小锻炼装置内前后活动范围，防止使用者前后摔倒，并且当压力传感器17-5感应到压力到达一定数值时，处理器19命令伺服电机17-1停止转动，防止支撑架17-4挤伤使用者；

当处理器19判断使用者摔倒时，同时命令夹爪电机18-1转动，夹爪电机18-1带动夹爪齿轮18-2，夹爪齿轮18-2带动上夹爪齿条18-3和下夹爪齿条18-4相向运动，上夹爪齿条18-3和下夹爪齿条18-4的相向运动带动上夹爪18-5和下夹爪18-6互相靠近，将前后翻转轴8和左右翻转轴10夹紧，此时前后翻转框7和左右翻转板9被夹紧装置18锁死而不能翻转，避免使用者将倒时脚部使不上力而进一步踩空甚至脚腕受伤；

使用者站稳后，压力传感器17-5所受的支撑架17-4上的压力复原，处理器19判断使用者已无碍，随即命令伺服电机17-1转动，伺服电机17-1带动齿轮17-2，齿轮17-2带动齿条17-3，齿条17-3带动支撑架17-4回复原位；

s4.再按一次启动键，处理器19命令夹爪电机18-1转动，夹爪电机18-1带动夹爪齿轮18-2，夹爪齿轮18-2带动上夹爪齿条18-3和下夹爪齿条18-4互相远离，上夹爪齿条18-3和下夹爪齿条18-4的互相远离带动上夹爪18-5和下夹爪18-6互相远离，将前后翻转轴8和左右翻转轴10放松，此时前后翻转框7和左右翻转板9可以在一定程度内灵活翻转，使用者可继续锻炼。

s5.结束锻炼时，双手扶住扶手2，双脚站平稳，关闭电源，确定踏板稳定后，将插头5从插座6中拔出，使用者走下装置，锻炼结束。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。